Loviisan voimalaitoksen AKZ-merkintäjärjestelmä

Lappeenrannan teknillinen yliopisto School of Energy Systems

Energiatekniikan koulutusohjelma

BH10A0202 Energiatekniikan kandidaatintyö

Loviisan voimalaitoksen AKZ-merkintäjärjestelmä AKZ process classification system in Loviisa nuclear

power plant

Työn tarkastaja: Vesa Tanskanen

Työn ohjaaja: Vesa Tanskanen ja Timo Hiltunen Loviisa 27.9.2017

Miro Pussinen

TIIVISTELMÄ

Opiskelijan nimi: Miro Pussinen School of Energy Systems

Energiatekniikan koulutusohjelma

Opinnäytetyön ohjaaja: Vesa Tanskanen ja Timo Hiltunen Kandidaatintyö 2017

Sivuja 35, kuvia 10 ja kaksi liitettä.

Hakusanat: VVER, PWR, ydinvoima, Loviisan voimalaitos, Anlagenkennzeichnungsystem

Säteilyturvakeskuksen asettamassa ydinvoimalaitosohjeessa (YVL) määritetään, että ydinlaitoksissa huonetilojen sekä järjestelmien ja niihin liittyvien rakenteiden, laitteiden ja kaapeleiden tunnistaminen on toteutettava yksiselitteisesti ja selkeästi tunnusjärjestelmän avulla. Loviisan voimalaitoksella on käytössä saksalaista alkuperää oleva AKZ-prosessimerkintäjärjestelmä. Työn tarkoituksena on selvittää järjestelmässä esiintyviä ongelmia ja pohtia järjestelmän kehitystä. Haasteita järjestelmässä paikannetaan käyttäen apuna internetkyselytutkimusta ja vertailemalla ongelmia voimassaoleviin ja vanhoihin ohjeistoihin.

Kyselyn perusteella järjestelmän toimivuus etenkin prosessi- ja sähköjärjestelmissä todettiin hyväksi. Automaatiossa nähtiin suurimmat haasteet. Tyypilliset puutteet olivat järjestelmien redundanssinumeroinnissa, jonka paikkansapitävyyttä kyseenalaistettiin kohtalaisen useasti. Myöskin järjestelmän vuosien aikana muuttuneita käytäntöjä pidettiin syynä järjestelmän ajoittaisiin puutteisiin.

Järjestelmään tehtävät suuret muutokset kasvavat helposti suurempivaivaisiksi mitä niiden hyödyt ovat nykyisellä voimalaitoksen käyttöiällä. Lisäksi uudelleen nimeämisen toimivuuteenkin liittyy riskejä. Täten parhaimpana ratkaisuna voidaan pitää nykyisen järjestelmän maltillista kehittämistä ohjeistomuutoksilla ja käyttäjille tarjottavalla informaatiolla. Näin ylläpidetään järjestelmän käytettävyyttä tulevaisuudessakin.

SISÄLLYSLUETTELO

Tiivistelmä 2

Sisällysluettelo 3

Symboli- ja lyhenneluettelo 4

1 Johdanto 5

1.1 Loviisan voimalaitoksen kuvaus ... 5

1.2 Työn tavoitteet ja rajaus ... 6

2 Teoria 8 2.1 AKZ-järjestelmä ... 8

2.2 Redundanttisuus ... 9

2.3 Erilaisuusperiaate ... 10

2.4 Erotteluperiaate ... 11

3 Redundanttisuus Loviisan voimalaitoksella 12 3.1 Prosessijärjestelmien redundanttisuus ... 12

3.2 Sähköjärjestelmien redundanttisuus ... 12

3.3 Automaatiojärjestelmien redundanttisuus ... 13

4 AKZ-järjestelmän redundanssinumeroinnissa olevat puutteet Loviisan voimalaitoksella 15 4.1 Kyselyn toteuttaminen ... 15

4.2 AKZ-järjestelmän redundanssinumeroinnin ongelmien tarkastelu ... 16

4.2.1 Ongelmatilanteiden tarkastelu automaatiojärjestelmien osalta ... 19

4.2.2 Ongelmatilanteiden tarkastelu prosessijärjestelmien osalta ... 21

4.2.3 Ongelmatilanteiden tarkastelu sähköjärjestelmien osalta ... 22

4.2.4 Inhimillisten tekijöiden aiheuttamat ongelmat ... 22

5 Johtopäätökset ja kehitysehdotukset 24 5.1 Johtopäätökset tutkimusaineiston perusteella ... 24

5.1.1 Kehitysehdotukset automaatiojärjestelmien nimeämiseen ... 26

5.1.2 Kehitysehdotukset prosessijärjestelmien nimeämiseen ... 29

5.1.3 Kehitysehdotukset sähköjärjestelmien nimeämiseen ... 30

5.1.4 Kehitysehdotukset inhimillisten virheiden välttämiseksi ... 30

6 Yhteenveto 32

Lähdeluettelo 34

Liite 1. Loviisan voimalaitoksen suunnitteluorganisaatiolle lähetetty kysely Liite 2. Loviisan voimalaitoksen käyttöorganisaatiolle lähetetty kysely

SYMBOLI- JA LYHENNELUETTELO

Lyhenteet

AEG Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft

AKZ, AKS Anlagekennzeichnungssystem, nimeämisjärjestelmä BBC Brown, Boveri & Cie

IVO Imatran Voima Oy KWU Kraftwerk Union AG

LO1 Loviisan voimalaitoksen 1. laitosyksikkö LO2 Loviisan voimalaitoksen 2. laitosyksikkö

LOMAX Loviisa Maximo, Loviisan voimalaitoksen laitostietojärjestelmä PWR Pressurised water reactor, painevesireaktori

ReM Reaktorimestari TrT Turbiiniteknikko VAT Valvomoteknikko VP Vuoropäällikkö

VVER Водо-Водяной Энергетический Реактор, Venäjällä ja Neuvostoliitossa valmistettu painevesityyppinen ydinvoimalaitos

YVL Säteilyturvakeskuksen ydinvoimalaitosohje

1 JOHDANTO

Säteilyturvakeskuksen ydinvoimalaitosohjeessa (YVL) B.1 on esitetty vaatimus ”462. Huonetilojen, järjestelmien ja niihin liittyvien laitteiden, rakenteiden ja kaapeleiden tunnistaminen toisiinsa liittyviksi suunnittelun, käytön, koestuksen, kunnossapidon ja korjausten yhteydessä on tehtävä helpoksi yksiselitteisen tunnusjärjestelmän avulla.” (YVL B.1 2013, 18.) Loviisan voimalaitoksella tunnusjärjestelmänä käytetään Saksasta peräisin olevaa AKZ-merkintäjärjestelmää (saksaksi Anlagenkennzeichnungssystem), joka on ollut käytössä koko Loviisan voimalaitoksen historian ajan.

Merkintäjärjestelmä mahdollistaa kohteen hyvinkin yksityiskohtaisen tunnistamisen.

Vuosien aikana Loviisan voimalaitokselle on tullut useita uusia laitteita ja vanhoja poistunut, lisäksi tietotekniikan merkitys työympäristössä on kasvanut merkittävästi. Järjestelmien nimeämiseen käytetyt ohjeet ovat muuttuneet vuosien saatossa ja eri käyttäjäryhmien välille on muodostunut kulttuurieroja AKZ-tunnusten käytössä. Tämän seurauksena muun muassa järjestelmien redundanssinumeroissa on havaittu puutteita.

1.1 Loviisan voimalaitoksen kuvaus

Loviisassa on kaksi Fortum Power and Heat Oy:n omistamaa neuvostoliittolaisvalmisteista VVER- ydinvoimalaitosyksikköä Loviisa 1 (LO1) ja Loviisa 2 (LO2), joiden kummankin nettosähköteho on 502 MW. Laitokset tuottivat sähköä vuonna 2016 yhteensä 8,33 TWh, joka vastasi 13% Suomen kokonaissähköntuotannosta. Toimintaperiaatteeltaan VVER on painevesireaktori, josta länsimaissa käytetään lyhennettä PWR (Pressurised water reactor). Yksinkertaistettu toimintaperiaate on esitetty kuvassa 1.1. Loviisan voimalaitos on käyttöhistoriansa aikana toiminut korkealla käyttökertoimella verrattaessa sitä muihin PWR-toimintaperiaatteen voimalaitoksiin. (Fortum 2017.)

Loviisan voimalaitoksien historia alkoi vuonna 1969, kun aiesopimus voimalan tilaamisesta allekirjoitettiin Moskovassa (Michelsen et al. 2005, 149). Laitostoimittajaksi valikoitui neuvostoliittolainen Atomenergoeksport ja laitostyypiksi VVER-440. Laitoksen nimessä luku 440 viittaa alkuperäiseen bruttosähkötehoon, joka on reaktorin lämpötehon noston ja erilaisten hyötysuhteeseen vaikuttavien parannusten seurauksena noussut arvoon 526 MW. Vastaavia laitoksia on käytössä nykyään muun muassa Unkarissa, Tšekissä, Venäjällä ja Slovakiassa.

Kuva 1.1: PWR-ydinvoimalaitoksen periaate (Fortum, 2017)

Polttoaineena käytetään uraanin isotooppia U-235, joka hajotessaan vapauttaa energiaa. Uraanin vapauttamalla energialla lämmitetään reaktori- eli primääripiirin vettä, joka siirtää lämmön VVER- 440 voimalaitokselle ominaisesti kuuden höyrystimien avulla turbiini- eli sekundääripiiriin.

Sekundääripiirin vesi höyrystyy höyrystimissä ja höyry johdetaan höyryputkia pitkin kahdelle turbiinilinjalle, joihin kumpaankin kuuluu oma generaattori. Höyry tiivistyy lauhduttimissa takaisin vedeksi. Tämän jälkeen vesi ohjataan syöttövesisäiliöön ja siitä edelleen syöttövesipumpuilla takaisin höyrystimiin.

Loviisan voimalaitos poikkeaa muista VVER-440 tyypin laitoksista melko paljon. Sen rakentamisessa on käytetty paljon länsimaisia ja suomalaisia osia (Michelsen et al. 2005, 350).

Lisäksi muista VVER-440 laitoksista poiketen Loviisassa molempien laitoksien primääripiiri on rakennettu painesuojakuoren sisälle. Painesuojakuoren tarkoituksena on suojata ympäristöä erilaisissa onnettomuustilanteissa. Monen eri valmistajan komponenttien ja järjestelmien yhdistäminen on luonut useista järjestelmistä monimutkaisia. Esimerkiksi automaation 4- redundanttisuuden sovittaminen 2-redundanttiseen prosessiin on luonut omat haasteensa etenkin merkintäjärjestelmän näkökulmasta.

1.2 Työn tavoitteet ja rajaus

Tässä kandidaatintyössä perehdytään Fortumin Loviisan voimalaitoksella käytössä olevan prosessitunnusjärjestelmän teoriaan ja käyttöön. Pääpainona on tunnusmerkintöjen käytettävyyden

epäkohdat ja niiden ratkaisu. Ratkaisussa käytetään hyväksi voimalaitoksen henkilöstöltä kerättyä informaatiota AKZ-järjestelmän käytettävyydestä.

Työssä on tarkoitus ottaa tarkasteluun etenkin tunnuksessa oleva redundanssin ilmaiseva numero ja kehittää sen määräävien tekijöiden määrittelyä, jotta näkökulmat eri tahojen välillä yhtenäistyisivät ja selkeytyisivät. Työssä ei ole tarkoitus etsiä uutta merkintäjärjestelmää laitokselle vaan selkeyttää toimintamalleja nykyisen AKZ-järjestelmän käyttöön. Pääpainopiste työssä pidetään laitoksen AKZ- tunnuksen toisen, laitteen redundanssin kertovan numeron tarkastelussa. AKZ-järjestelmää käytetään Loviisan voimalaitoksella lisäksi huonetilojen tunnuksissa. Tässä työssä käsitellään ainoastaan voimalaitosprosesseihin liittyviä AKZ-tunnuksia, koska huonetilojen tunnuksissa ei ole havaittu merkittäviä puutteita.

2 TEORIA

Ydinvoimalaitoksen prosessien nimeäjän on oleellista tuntea ydinvoiman yleiset suunnitteluperiaatteet ja käsitteet. Luvussa 2 käsitellään redundanttisuutta ja sen toteutuksessa käytettäviä luotettavuusteknisiä suunnitteluperiaatteita. Luvussa esitellään myös tarkemmin AKZ- järjestelmän historia, käyttökohteet ja käyttömalli Loviisan voimalaitoksella.

2.1 AKZ-järjestelmä

AKZ-järjestelmän kehitti 1960-luvulla Saksassa tuon ajan suuret voimalaitostoimittajat AEG, BBC, KWU ja Siemens (Lehtinen 1989, 2). Järjestelmän tarkoitus on antaa voimalaitoksen rakenteille, prosesseille, laitteille sekä automaatio- ja sähköjärjestelmille yksiselitteinen tunnus helpottamaan käyttäjän toimintaa käyttöpaikalla. Kuvasta 2.1 nähdään esimerkki Loviisan voimalaitoksen AKZ- tunnuksen rakenteesta. Tunnus on käyttöpaikkakohtainen ja jokaisella laitteella ei välttämättä ole omaa AKZ-tunnusta. Esimerkiksi pääkiertopumpun käyttöpaikkatunnus pitää sisällään itse pumpun ja sen moottorin. Käyttöpaikkakohtainen tunnus tarkoittaa lisäksi sitä, että tunnus säilyy samana, vaikka itse laite kuten pumppu, venttiili, jne. vaihdetaan. (Kelavirta 2017, 3.)

Kuvan 2.1 kuvitteellinen tunnus on luotu Loviisan voimalaitoksen voimassaolevan ohjeiston mukaisesti (Kelavirta 2017, liite 3). Laitosyksikön numero kertoo kumman laitoksen komponentti on kyseessä ja sitä seuraavan redundanssinumeron tehtävä on erottaa, mikä redundanssi on kyseessä.

Osaprosessitunnus kertoo, mihin osaprosessiin kyseinen järjestelmän osa kuuluu. Esimerkiksi kuvan 2.1 esimerkissä RL tarkoittaa syöttövesijärjestelmää. Linjanumerosta erotetaan, missä osaprosessin osassa tai linjassa ollaan. Useasti linjanumerolla pyritään tekemään myös eroa kahden redundanssin välille. Laitekoodin tarkoitus tunnuksessa on kertoa kyseisen laitteen tehtävä, esimerkissä käytetty kirjain D kertoisi käyttöpaikan olevan pumppu. Kirjainkoodiin liitetään vielä juokseva numero, jonka tarkoitus on kasvaa prosessin edetessä virtaussuunnan mukaisesti helpottaen käyttöpaikan paikantamista. Tämä ei kuitenkaan kaikkien muutostöiden jälkeen ole aina ollut toteutettavissa, koska jo olemassa olevia tunnuksia ei ole järkevä muuttaa.

AKZ-järjestelmää pidetään Loviisan voimalaitoksella yleisesti toimivana ja sen toimivuuteen ollaan pääosin tyytyväisiä. Etenkin voimalaitoksella tunnusten kanssa työskentelevät ovat erittäin tyytyväisiä. Vastaavasti pääosin toimistossa työskentelevät pitävät myös järjestelmää toimivana, mutta löytävät siitä myös epäkohtia. Suurin osa epäkohdista ei johdu järjestelmästä, vaan voimalaitoksella lähes 50 vuotta olleen järjestelmän käyttäjien aiheuttamista logiikkaeroista ja muuttuneista ohjeistuksista.

2.2 Redundanttisuus

Redundanttisuudella tarkoitetaan järjestelmiä tai sen osia, jotka ovat rinnakkaisvarmennettuja eli niiden toiminto kyetään toteuttamaan tarvittaessa toisella järjestelmän osalla. Tällä pyritään säilyttämään järjestelmän toimivuus häiriötilanteissa ja varmistamaan laitoksen turvallinen käyttö.

Redundanttisuus mahdollistaa myös järjestelmän osien käynninaikaiset huoltotoimet, kun varalla olevaa järjestelmää kyetään huoltamaan. Osaprosessien määrällä kyetään parantamaan kokonaisluotettavuutta, etenkin yksittäisvikojen tapauksissa. Redundanttisuus lisää merkittävästi ydinvoimalaitosprosessin vikasietoisuutta, koska mahdollisissa vikatilanteissa kyetään käyttämään rinnakkaista järjestelmää. Kuvasta 2.2 nähdään redundanttisuuden toteutus kuvitteellisessa prosessissa, joka on jaettu punaisella värillä redundansseihin 1 ja 2. (International Nuclear Safety Advisory Group 1999, 20.)

Kuva 2.1:AKZ-järjestelmän rakenne. 1. laitosyksikkö, 2.

redundanssi, 3. osaprosessi, 4. linjanumero, 5. laitekoodi ja 6.

juoksevanumero

Kuva 2.2:Kaksiredundanttinen järjestelmä (Kelavirta 2014, Liite 1)

Redundanssien määrää ei ole rajoitettu, mutta tyypillisesti ydinvoimalassa on turvallisuustoiminnoilla kahdesta neljään redundanssia. Osajärjestelmien ei tarvitse olla keskenään samanlaisia vaan niissä voidaan käyttää hyväksi erilaisuus- ja erotteluperiaatteita. (YVL B.1 2013, 6,7.)

2.3 Erilaisuusperiaate

Erilaisuusperiaatteen mukaan turvallisuustoiminto toteutetaan eri toimintaperiaatteita käyttäen.

Esimerkiksi mäntäpumpulla ja keskipakopumpulla kyetään toteuttamaan sama toimenpide, mutta laitteiden toiminta poikkeaa toisistaan. Tällaisilla toimenpiteillä kyetään pienentämään riskiä yhteisvioille eli tapahtumalle, jossa useampi laite vikaantuu samasta syystä ja pahimmillaan samanaikaisesti. Tyypillisiä tekijöitä yhteisvioille ovat sama valmistaja tai valmistuserä ja samat kunnossapitotoimet. (International Nuclear Safety Advisory Group 1999, 5.)

2.4 Erotteluperiaate

Erotteluperiaatteella tarkoitetaan kahden tai useamman saman toiminnon toteuttavan laitteen erottamista fyysisesti toisistaan. Erottelu voidaan toteuttaa mm. sijoittamalla laitteet eri huonetiloihin.

Tällä toimenpiteellä kyetään varmistamaan esimerkiksi suuren putkivuodon ja tulipalon aikana laitoksen turvallinen käyttö. Automaatio- ja sähköjärjestelmien erottelulla tarkoitetaan niiden erottamista toisistaan toiminnallisesti ja sähköisesti. (Sandberg 2004, 103,104.)

3 REDUNDANTTISUUS LOVIISAN VOIMALAITOKSELLA

Luvussa 3 käsitellään redundanttisuuden toteutusta Loviisan voimalaitoksella. Redundanttisuutta tarkastellaan prosessi-, sähkö- ja automaationäkökulmasta. Nämä ovat pääasialliset kohteet, joissa redundanttisuutta käytetään parantamaan laitoksen vikasietoisuutta. Luvussa esitellään myös, kuinka redundanttisuus ilmaistaan AKZ-järjestelmässä.

3.1 Prosessijärjestelmien redundanttisuus

Loviisan voimalaitoksella prosessijärjestelmät on toteutettu pääosin kaksiredundanttisesti, joten redundanssinumerointi on toteutettavissa numeroin 0, 1 ja 2. Redundanttisuus ei kaikissa toteutusmalleissa ole yksiselitteinen, jos järjestelmiä kyetään ajamaan ristiin, jolloin eri redundansseilla saattaa olla yhteisiä komponentteja. Järjestelmien redundansseissa on käytetty erottelu- ja erilaisuusperiaatteita lisäämään turvallisuutta ja toimintavarmuutta.

0-redundanttisuus AKZ-järjestelmässä tarkoittaa, ettei laitteella ole redundanssia eli suoraa korvaavaa laitetta. Numero 0 tulee redundantittoman laitteen nimeämisessä käytetystä redundanssin kertovasta numerosta 0 kuvan 2.1 mukaisesti. Redundantittomuudesta huolimatta järjestelmän tai komponentin toiminto saatetaan kyetä varmistamaan jollakin muulla prosessin osalla tai toiminnolla, mutta järjestelmässä ei ole suoraa korvaavaa järjestelmänosaa. Joissakin tapauksissa redundanttinen järjestelmä on saatettu edellä kerrotun teorian vastaisesti nimetä 0-redundanttiseksi ja näin se antaa virheellistä informaatiota käyttöpaikasta.

3.2 Sähköjärjestelmien redundanttisuus

Loviisan voimalaitoksen sähköjärjestelmillä on kolme tehtävää: sähköenergian kehittäminen generaattoreissa ja sen syöttäminen verkkoon, voimalaitoksen toimilaitteiden ja automaation vaatiman energian syöttäminen laitoksen käydessä sekä onnettomuus- ja häiriötilanteissa turvatoimintojen tarvitseman energian syöttö (Linnamaa 2010, 2). Sähköjärjestelmät on toteutettu redundanttisuutensa puolesta prosessilähtöisesti. Näin ollen sähköjärjestelmät on toteutettu kaksiredundanttisesti ja noudattavat pääosin prosessin redundanssijaottelua. Kuitenkin sähköjärjestelmien kaksi redundanssia jakautuu kummatkin vielä kahteen osaan, joten sähköjärjestelmä on käytännössä joiltain osin neliredundanttinen. AKZ-järjestelmässä käytetään kuitenkin sähköjärjestelmissä vain numeroita 0, 1 ja 2. Jaottelu käy hyvin ilmi kuvasta 3.1, jossa

esitetään Loviisan voimalaitoksen sähköjärjestelmän pääpiirteet yhden generaattorin osalta.

Redundanttisuudesta johtuen yhden sähköjärjestelmän vikaantumisen ei pitäisi aiheuttaa häiriötä koko sähkönsyöttöjärjestelmään. Voimalaitoksella on myös laitteita, joiden sähkö kyetään syöttämään molemmista sähköredundansseista. (Imatran Voima Oy 2002.)

Kuva 3.1: Havainnekuva Loviisan voimalaitoksen sähköjärjestelmästä (Imatran Voima Oy 2002)

3.3 Automaatiojärjestelmien redundanttisuus

Loviisan voimalaitoksen suojaustoimintoja toteuttavien automaatiojärjestelmien suunnitteluperusteena on, ettei yksittäinen vika saa estää suojaustoimintoa. Suunnitteluperusteista johtuen on suojaustoimintoja toteuttavat automaatiojärjestelmät toteutettu redundanttisesti.

Suojaustoimintoja toteuttavat Loviisan voimalaitoksella laitossuojausautomaatio (YZ) ja reaktorisuojausautomaatio (SUZ). Lisäksi voimalaitoksella on käyttöautomaatiojärjestelmiä, jotka eivät ole redundanttisia. Tässä luvussa käsitellään automaation redundanttisuutta suojaustoimintoja toteuttavien järjestelmien osalta. (Imatran Voima Oy 1998.)

Automaatiojärjestelmien Loviisan voimalaitoksen laitossuojausautomaation (YZ) on toimittanut 1970-luvulla saksalainen Siemens. Järjestelmä on 4-kanavainen ja näin ei täysin redundanttisuudeltaan vastaa Loviisan voimalaitoksen prosessijärjestelmien kaksiredundanttista järjestelmää. Lisäksi voimalaitoksella on reaktorisuojausjärjestelmä (SUZ), joka on Neuvostoliittolaista alkuperää ja toteutettu 3-kanavaisesti, joten SUZ ei myöskään vastaa redundanttisuudeltaan täysin laitoksen prosessia.(Imatran Voima Oy 1998.)

Automaation näkökulmasta on kanavien lukumäärän takia käytössä redundanssinumerot 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ja 7. Näin ollen prosessiredundanssin ja automaatioredundanssin numerointi voi poiketa toisistaan. Numeroita 3, 4, 5, 6 ja 7 ei käytetä prosessijärjestelmien redundanssinumeroinnissa vaan ainoastaan automaatiossa. Yleisesti ottaen YZ-järjestelmän kanavien 1 ja 3 automaatio ohjaa prosessin 1. redundanssia sekä kanavien 2 ja 4 automaatio 2. redundanssin prosessia. (Imatran Voima Oy 1998.)

Automaatiouudistuksessa voimalaitoksen automaatiojärjestelmiä uusitaan ja suojausautomaation ollessa turvallisuusluokkaa 2 se toteutetaan 4-kanavaisesti sekä vastaavasti turvallisuusluokan 3 automaatio 2-kanavaisesti. 4-kanavaisia automaatiojärjestelmiä ovat neutronivuonmittausjärjestelmä (NFS) ja reaktorisuojausjärjestelmä (RTS), joka korvaa nykyisen SUZ:n. 2-kanavaisia automaatiojärjestelmiä ovat ehkäisevä suojausjärjestelmä (PAIS), reaktorin tehonrajoitin (RPLS) ja manuaalinen onnettomuuden hallinta järjestelmä (MBS).

4 AKZ-JÄRJESTELMÄN REDUNDANSSINUMEROINNISSA OLEVAT PUUTTEET LOVIISAN VOIMALAITOKSELLA

Luvussa 4 tarkastellaan AKZ-nimeämisjärjestelmän käytettävyydessä ilmeneviä ongelmia Loviisan voimalaitoksella. Tarkastelussa käytetään apuna Loviisan voimalaitoksen parissa työskenteleviltä henkilöiltä kerättyä tutkimusaineistoa. Tutkimusaineisto kerättiin kahdella kyselytutkimuksella, joista toinen suunnattiin Loviisan sekä Keilaniemen suunnittelu- ja turvallisuusorganisaatioille ja toinen Loviisan käyttö- ja kunnossapito-organisaatioille. Aluksi esitellään tämän tutkimusaineiston rakenne ja toteutustapa, jonka jälkeen analysoidaan saatujen vastausten aineistoa voimalaitoksen asiakirjoja apuna käyttäen. Tutkimusaineistot kummastakin kyselystä on esitetty kokonaisuudessaan liitteissä 1 ja 2.

4.1 Kyselyn toteuttaminen

AKZ-järjestelmän ongelmakohtien tutkimuksessa käytettiin tutkimusmenetelmänä internetkyselyä, joka on toteutettu tässä tutkimuksessa käyttäen Webropol-nimistä internetpohjaista tiedonkeruuohjelmaa. Internetkysely on internetissä tehtävä tutkimus, joka on suunnattu joko tietylle kohderyhmälle tai avoimena kaikille. Internetissä toteutettavat kyselyt tarjoavat runsaasti mahdollisuuksia kyselyn toteuttamistapoihin. (Heikkilä 2014.)

Kysely toteutettiin helmikuussa 2017. Tutkimuksessa käytettiin kahta erilaista kysymysrunkoa, joista liitteessä 1 oleva suunnattiin suunnitteluorganisaatiolle ja liitteessä 2 oleva käyttö- ja kunnossapito- organisaatiolle. Kahden eri kyselyrungon tarkoitus oli yksilöidä kyselyä sopivammaksi kohderyhmälle ja kerätä informaatiota nimenomaan asioista, jotka tulevat eri ryhmien työskentelyssä vastaan. Kummastakin kyselystä lähetettiin linkki sähköpostilla kohderyhmän henkilöille ja tarkoituksena oli saada mahdollisimman suuri otanta kummastakin käyttäjäryhmästä laajan aineiston aikaansaamiseksi. Poikkeuksena oli käyttöhenkilöstö, jolle kysely lähetettiin heidän sisäisen viikkokirjeen mukana. Kysely toteutettiin anonyyminä, mutta vastaajaa pyydettiin yksilöimään hänen työtehtävänsä kyselyn alussa. Suunnitteluorganisaatiolle suunnattu kysely lähetettiin yhteensä 43:lle henkilölle, joista kyselyyn vastasi 39. Vastaavasti käyttäjille suunnattuun kyselyyn vastasi 21 henkilöä, kun kysely lähetettiin 10:lle kunnossapidon työnjohtajalle ja se liitettiin käyttöyksikön viikkokirjeeseen, jonka jakelu on useita kymmeniä henkilöitä pitäen sisällään vuoropäälliköitä, turbiiniohjaajia, reaktoriohjaajia ja käyttömiehiä. Vastausluvut osoittavat, että henkilökohtaisesti

lähetetty kysely saavuttaa huomattavasti suuremman vastausprosentin, kuin vastaavasti osana jotakin toista viestiä lähetetty kysely.

Kyselyssä käytettiin valmiita vaihtoehtoja sekä avoimia vastauksia. Lisäksi joissakin kysymyksissä pyydettiin vastaajaa perustelemaan vastauksensa. Kyselyn lähtökohtana oli kartoittaa virheiden esiintyvyyttä AKZ-järjestelmässä ja sen käytössä, kyselyllä myöskin selvitettiin järjestelmän käyttötottumuksia ja parannusehdotuksia. Edellä mainituilla järjestelyillä oli helppo luoda tilastoja virheiden toistuvuudesta, mutta samalla saada hieman tarkempia tietoja virheistä ja parannusehdotuksista. Käyttäjien huomiot ovat tärkeitä, koska järjestelmän käytettävyyttä olisi tarkoitus parantaa käyttäjäystävällisempään suuntaan.

4.2 AKZ-järjestelmän redundanssinumeroinnin ongelmien tarkastelu

Loviisan voimalaitoksella on monimutkaisen redundanttisuuden, uusien järjestelmien rakentamisen ja vanhojen järjestelmien modernisoinnin johdosta syntynyt ongelmallisia tapauksia AKZ- järjestelmän redundanssinumerointiin. Ohjeistus numeroinnin käytöstä on vuosien aikana muuttunut ja tunnusten määrittämiseen alatasoilla ei ole ollut selkeitä ohjeita laitoshistorian alkuvuosina.

Nimeäjällä on ollut tällöin vapaus ja vastuu logiikan toteutumisesta, minkä johdosta onkin syntynyt varsin sekavia käytäntöjä (Kelavirta 2017, 4).

Redundanssinumerointia esiintyy useissa lähteissä. Pääasiallisten lähteiden Loviisan voimalaitoksen laitostietojärjestelmän (LOMAX), lopullisen turvallisuusselosteen (FSAR), turvallisuusteknisten käyttöehtojen (TTKE), turvallisuusluokitusasiakirjojen, PI-kaavioiden ja fyysisten tunnuslaattojen välillä on havaittu eroja etenkin redundanssinumeroinnin osalta. Lisäksi koettu oikea lähde AKZ- tunnuksen tarkistamiseksi vaihtelee Loviisan voimalaitoksen parissa työskentelevien keskuudessa.

Henkilön työnkuva ja siten hänen käyttämänsä asiakirjat ja toimintatavat ovat yhteydessä käytettyihin lähteisiin, jolloin lähteissä olevat AKZ-järjestelmän erot aiheuttavat vaihtelevuutta myös eri ammattiryhmien välisissä käytännöissä.

PI-kaaviossa ei välttämättä ole aina esitetty kuvassa 2.1 esiintyviä kahta ensimmäistä numeroa, vaan ne on saatettu jättää pois tilansäästämiseksi etenkin, kun redundanssia on pidetty itsestäänselvyytenä.

Toisinaan laitos- ja redundanssitunnus kuitenkin löytyvät PI-kaavioista. Tunnuksia on piirustuksissa käytetty siten, että laitoksen tunnuksen jälkeen ei ole redundanssinumeroa lainkaan tai on esitetty vain redundanssinumero. Käytäntö aiheuttaa todella suuren riskin laitostunnuksen ja

redundanssinumeron sekoittumiselle ja on Loviisan voimalaitoksen tämänhetkisen ohjeiston vastainen. Kuvassa 4.1 ilmenee, että Loviisan voimalaitoksen syöttövesijärjestelmän PI-kaaviossa osa komponenteista on nimetty redundanssinumeron kanssa ja osa ilman. Tällaisia PI-kaavioita käytettäessä on virheellisen tulkinnan tekeminen etenkin puuttuvien numeroiden osalta huomattavasti korkeampi, kuin käytettäessä sellaisia PI-kaavioita, joista tieto löytyy. Oikea tapa olisi mahdollisten laitos- ja redundanssinumeroiden toisiinsa sekoittamisen välttämiseksi ilmoittaa näistä molemmat, mikäli toiselle tai molemmille on tarvetta. (Kelavirta 2017, 4, 5.)

Kuva 4.1: PI-kaavion osa Loviisan syöttövesijärjestelmästä RL (Fortum Power and Heat Oy 2016)

Fyysisesti laitoksella sijaitsevien tunnuslaattojen rakenne on vuosien saatossa hieman muuttunut ja nykyisessä muodossaan laatassa on AKZ-tunnus kokonaisuudessaan sekä viivakoodi, jolla mahdollistetaan käyttöpaikan tunnistus sähköisesti. Kuvassa 4.2 vasemmanpuoleinen kilpi on esimerkki vanhasta tunnuskilvestä, jossa tunnus esitetään ilman laitostunnusta (laitosyksikön näkee myös kilven väristä LO1 musta ja LO2 punainen), redundanssinumeroa ja viivakoodia. Myös lopussa oleva juokseva numero on ilmoitettu vanhan käytännön mukaisesti kahdella tai kolmella numerolla nykyisen neljän sijaan. Kuvan 4.2 oikeanpuoleinen on vastaavasti uudenmallisinen tunnuskilpi.

Kuva 4.2: Esimerkki vanhan ja uuden mallisesta tunnuskilvestä

Vanhanmalliset tunnuslaatat ovat olleet käytössä vuoteen 2005 asti, minkä jälkeen niitä on uusittu tarvittaessa ja muutostöiden yhteydessä uudenmallisiin, kuitenkin niin ettei kaikkia laitoksen tunnuslaattoja ole uusittu ilman muutostyötä tai kohdistunutta tarvetta. Lisäksi tunnuslaattoihin on liitetty viivakoodi, joka helpottaa käyttöpaikan tunnistamista ja mm. tietojen kirjaamista sähköisesti.

(Kelavirta 2017, 6, 7.)

Redundanssinumeroinnin ongelmat ilmenevät käyttäjien ja suunnittelijoiden kyselyiden välisissä eroissa. Suunnittelupainotteinen organisaatio antoi järjestelmälle keskiarvoksi arvosanan 3,7, kun vastaavasti käyttöpohjainen organisaatio antoi keskimäärin arvosanan 4,3. Tämä viittaa käyttöpaikkatunnusten toimivuuteen laitoksella fyysisesti paremmin kuin laitoksen asiakirjoissa.

Tämän ainakin osittainen syy on redundanssinumeroinnin virheellisyys, joka ei juuri vaikuta laitoksen laitteiden fyysiseen käytettävyyteen, mutta asiakirjapohjaiseen suunnittelutyöhön vaikutukset ovat suuremmat.

AKZ-järjestelmän kanssa työskentelevät kertovat redundanssinumeroinnin sekoittuneen pääosin sen käyttöhistorian aikana, mikä viittaa tuona aikana tehtyihin prosessi-, automaatio- ja sähköteknisiin muutoksiin, joita laitoksella on tehty useita. Niiden yhteydessä on syntynyt lukuisia uusia tunnuksia.

Yleisimpänä ongelmana koetaan järjestelmien redundanssinumeroinnin käyttämättä jättäminen eli tapaukset, joissa redundanttisen järjestelmän redundanssinumerona on käytetty numeroa 0. Myös redundantittomissa järjestelmissä havaitaan etenkin redundanssinumeroa 1.

AKZ-järjestelmän käytön tarkoituksena on luoda käyttäjälle mahdollisimman tarkka kuva käyttöpaikasta tunnuksen perustella. Tarkoitus ei redundanssinumerointia virheellisesti käytettäessä toteudu. Kun redundanssi ei ole yksiselitteinen, on käyttäjän ja nimeäjän vaikea tietää, mikä on oikea redundanssinumero. Näille tapauksille ei Loviisan voimalaitoksella ole selviä ohjeita, vaan vastuu jää useasti nimeäjälle, ja vastaajien mielestä ohjeistuksessa olisikin parannettavaa. Kummassakin kyselyssä esiintyi sama kysymys epäkohtien korjauksesta, ja yli 60 % 59:stä kyselyyn vastanneesta toivoo, että epäkohdista kerättäisiin informaatiota ja niihin puututtaisiin.

Kuva 4.3: Esimerkkejä järjestelmän käytöstä eri käyttökohteissa ja käytännöistä vuosien saatossa

4.2.1

Kyselyn perusteella vastaajat kokevat useimmiten ongelmaksi automaatiojärjestelmissä redundanssinumeroinnin saatavilla olevan informaation käyttämättä jättämisen eli tapaukset, joissa mahdollista kanavan tai redundanssin tunnusta ei ole merkattu AKZ-järjestelmään, vaan se on merkitty numeroksi 0. Vastauksissa esille nousevat myös redundanssittoman automaation yhteydet

redundanttiseen prosessiin ja sen mukanaan tuomat haasteet nimeämiseen, sekä ohjeiston puutteellisuus ja nykyisen ohjeiston ja vanhojen järjestelmien nimeämisen kohtaamattomuus.

Automaation osalta AKZ-järjestelmässä koetaan olevan eniten puutteita, minkä pääsyynä voidaan pitää suojausjärjestelmien kolme- ja nelikanavaisuutta sekä automaation käyttöpaikoissa käytettyjen periaatteiden tulkitsemista, joko laite- tai järjestelmälähtöisesti. Joissakin tapauksissa on ollut epäselvää käytetäänkö AKZ-järjestelmässä automaatiossa kanava- vai redundanssinumerointia, mutta automaatio-ohjeiden mukainen tapa on käyttää kanavanumerointia, joka vastaa automaation redundansseja. Automaatiossa on käytetty myös 0-numerointia, jota on tarkoitus ohjeiston mukaisesti käyttää, kun automaatio ei ole redundanttinen turvallisuustoiminto eli sitä ei ole toteutettu automaation näkökulmasta redundanttisesti (Chanteaux 2017). Tällaisissa tapauksissa prosessi voi olla redundanttinen automaation ollessa redundantiton, näin automaatiokomponenteissa numeron 0 käyttäminen voi aiheuttaa sekaantumista. Satunnaisesti 0-numerointia esiintyy ohjeiston vastaisesti myös redundanttisessa monikanavaisessa automaatiossa ja täten käyttäjälle tarjotaan vaillinaisempi informaatio käyttöpaikasta.

Automaatiojärjestelmien ohjeistossa on huomattava ero laitoksen normaaleihin AKZ-tunnuksiin.

Muun muassa automaation nastarivit, kotelot, telineet ja kaapelit ohjeistetaan nimeämään ilman Loviisan AKZ-järjestelmälle tyypillistä laitostunnusta, mutta kuitenkin niin, että mm. automaation signaaleissa käytetään sekä laitostunnusta että kanavan tai redundanssin numeroa. Ohjeistus koskee ainoastaan voimalaitoksen vanhaa automaatiota ja tätä työtä laadittaessa käynnissä olevan automaatiouudistuksen nimeämisohjeistossa käyttöpaikat saavat myös laitostunnuksen. Kuvassa 4.4 on Loviisan voimalaitoksen ohjeiston automaatioalueen kaapeloinnin nimeämismalli.

Kuva 4.4: Automaation kaapeloinnin nimeämismalli (Lehtinen 2006, 29.)

Kyselyssä ei eritelty uuden ja vanhan automaation ongelmia, vaan käsiteltiin automaatiota kokonaisuutena. Voidaan kuitenkin olettaa, että vanhan järjestelmän ongelmat ovat uudessakin automaatiossa, koska nimeämiskäytännöt ovat pysyneet lähes ennallaan. Etenkään ohjeistus redundanssinumeroinnissa ei ole muuttunut. Automaatiouudistuksen yhteydessä olisi kuitenkin mahdollista korjata virheelliset tunnukset helposti oikeiksi. Vielä ei kyetä sanomaan onko automaatiouudistuksen nimeäminen ollut vanhaan verrattuna parempaa vai ei.

Automaatiouudistuksen yhteydessä on kuitenkin luotu redundanssinumerointiin uusia linjauksia, jotka olisi hyvä arkistoida selkeästi esimerkiksi ohjeistoon. Esimerkiksi kaksikanavaisen ehkäisevän suojausjärjestelmän (PAIS) redundanssinumerointi on toteutettu numerolla nolla, mikäli järjestelmään tulevan signaalin redundanssi on nolla tai vastaavasti järjestelmän sisäiset signaalit, kytkimet tai valot ovat redundantittomia. Mikäli automaatio ei poikkeustapauksissa noudatakaan kanavalähtöistä redundanssinumerointia, on toimintatapojen informoiminen tärkeää. (Chanteaux 2017).

4.2.2

Prosessijärjestelmien AKZ-tunnukset noudattavat parhaiten laitoksen toimintatapoja ja ohjeistoa.

AKZ-järjestelmän alkuperäinen prosessikeskeisyys on yksi niistä syistä, miksi juuri prosessimerkinnöissä järjestelmä on kaikkein informatiivisin ja näin ollen jaottelu kahteen redundanssiin on kaikkein selkein. Kyselyaineiston perusteella prosessijärjestelmien nimeämisessä havaitaan satunnaisia ongelmia. Niitä on syntynyt mm. asiakirjojen järjestelmämerkinnöissä, koska

merkintätapojen muoto on muuttunut aikojen saatossa, ja tästä syystä usein vanhoissa asiakirjoissa merkinnät ovat eri tavalla kuin voimalaitoksen nykyisten ohjeiden mukaisissa uudemmissa asiakirjoissa. Lisäksi asiakirjojen päivitysten yhteydessä on joitakin vanhan mallisia tunnuksia voinut jäädä asiakirjoihin.

Kyselyyn vastannut Fortumin henkilöstö havaitsi joitakin puutteita prosessimerkintöjen AKZ- järjestelmässä, mutta pääosin siihen ollaan tyytyväisiä. Ongelmia havaitaan lisäksi huomattavasti enemmän muissa merkinnöissä kuin redundanssinumeroinnissa.

4.2.3

Sähkökomponenttien nimeämisessä koetaan erinäisiä ajattelutapaeroja etenkin suunnitteluorganisaatiossa. Hankalimpia tilanteita sähköjärjestelmien osalta ovat ristiinsyötöt ja tulkinnat milloin sähköjärjestelmä on redundanttinen ja milloin ei. Nykyisellään yleinen tyytyväisyys on sähköjärjestelmien osalta kohtalaisen korkea. Ongelmatilanteita sähköjärjestelmien osalta oli harvoin nostettu esille, mikä viittaa niiden osalta järjestelmän toimivuuteen. Myöskään sähköjärjestelmien redundanssijakoon ei kaivattu muutoksia, vaikka sen voisikin osittain tulkita 4- redundanttiseksi.

Koska AKZ-järjestelmä on suunniteltu prosessille, on selvää, ettei sen yhteensopivuus sähköjärjestelmien kanssa ole täydellinen. Hankaluuksia voi muodostua käyttöpaikan koon määrittelyssäkin eli tulkinnassa, mikä on oikean kokoinen käyttöpaikka sähköjärjestelmälle ja mitä laitteita voi yhden tunnuksen alle sisältyä informatiivisuuden ja käyttöpaikkojen käsittelyn pysyessä helppoina.

4.2.4

Loviisan voimalaitoksen työntekijöille suunnatussa kyselyssä nousee esille useasti myös se, että AKZ-järjestelmä on henkilöiden mielestä hankalasti ymmärrettävä, vaikka järjestelmä on ollut käytössä koko voimalaitoksen historian. Monesti AKZ-järjestelmän osaaminen jääkin pienemmälle huomiolle, koska sen jonkintasoista tuntemusta pidetään itsestäänselvyytenä. On myös mahdollista, että monessakin tapauksessa virheet johtuvat ohjeiston ja järjestelmän vähäisestä käytöstä. Ohjeiston käyttämättömyys ja vähäinen AKZ-järjestelmän tuntemus lisäävät riskiä järjestelmän virheelliselle

tulkinnalle, mutta syyt eivät kuitenkaan ole lähtöisin huonosta järjestelmästä vaan sen vähäisestä tuntemuksesta. (KZ-järjestelmäkysely. 2017)

5 JOHTOPÄÄTÖKSET JA KEHITYSEHDOTUKSET

Tässä luvussa tarkastellaan mahdollisia uusia toimintatapoja ja vanhojen toimintatapojen kehittämistä AKZ-järjestelmän logiikan ylläpitämiseksi ja parantamiseksi sekä tulevaisuuden ongelmien ennaltaehkäisemiseksi. Alussa perehdytään AKZ-järjestelmän toimintatapoihin yleisesti ja lopussa kaikkiin kolmeen tarkasteltavana olleeseen tekniikan alaan vielä erikseen eli prosessi-, automaatio- ja sähköjärjestelmien käyttöpaikoissa esiintyviin tunnuksiin.

5.1 Johtopäätökset tutkimusaineiston perusteella

Loviisan voimalaitoksen AKZ-järjestelmän kehityksessä tulisi huomioida erityisesti sen käyttäjät ja tarjota järjestelmän avulla heille mahdollisimman paljon luotettavaa informaatiota. AKZ-tunnukset mahdollistavat tähän hyvän lähtökohdan. Informaation tulisi kuitenkin olla tarjolla selkeässä ja yksinkertaisessa muodossa, jotta käyttöpaikkatunnusten sekoittaminen toisiinsa olisi epätodennäköistä. Tähän luo haasteen kaksi laitosyksikköä ja molemmilla yksiköillä olevat omat redundanssit. Tietysti kahden laitosyksikön lähes identtistä rakennetta hyödyntäen käyttäjällä ei ole tarvetta opetella molempien laitosten AKZ-järjestelmää erikseen vaan samoilla komponenteilla olevilla yhtäläisyyksillä tunnistaa laitteen helposti, kuten nykyinen järjestelmä toimiikin.

AKZ-järjestelmästä tulisi käyttää ohjeiston mukaista muotoa eli kuvan 4.3 kohdassa 1 esitettyä tapaa, joka on esitetty tarkemmin kuvassa 2.1. Muita kuvan 4.3 tapoja käytettäisiin tällöin vain poikkeustapauksissa, kuitenkin niin, että kaikilla uusilla laitteilla ja muutostöiden kohteena olleilla laitteilla arkistointi tapahtuisi ohjeiston merkintätapaa käyttäen. Näin ollen asiakirjan lukijalle jää tulkinnanvara tunnuksien osalta vähäiseksi ja mahdollisilta virheiltä vältytään.

Oikein käytettynä redundanssinumeroinnin selkeällä logiikalla saadaan käyttöön sen tarkoitus eli olla yksi informaatiota lisäävä numero AKZ-tunnuksessa. Virheellisesti käytettynä redundanssinumeroinnista on enemmän haittaa kuin hyötyä, ja tällaisten tapausten ilmaantuminen usein vähentää myös oikeiden numeroiden arvoa lisätessään käyttäjien epävarmuutta numeroinnin luotettavuudesta. Ongelmakohtien havaitseminen, virheisiin puuttuminen ja palautteen kerääminen luo tässä tapauksessa käyttäjäystävällisemmän lopputuloksen.

Ajattelumallina voimalaitoksen järjestelmien loogisessa nimeämisessä olisi mahdollisuus käyttää prosessikeskeistä ajattelua: prosessi määrää ensisijaisesti, missä redundanssinumerossa ollaan.

Loviisan voimalaitoksen automaatio- ja sähköjärjestelmien ollessa toteutettu nykyisellä tavallaan ei

ole mahdollista nimetä sähkö- ja automaatiokomponentteja prosessiredundanssin mukaan. Käytäntö voi aiheuttaa monessakin ammattiryhmässä hieman sekaannusta ja vaatii totuttelua, kun esim.

automaatio-redundanssi ei vastaa täysin prosessia.

40 vuotta vanhassa ydinvoimalaitoksessa, jossa on tehty useita suuria muutostöitä ja digitalisaation myötä työkulttuuri on aikojen saatossa muuttunut, on selvää, etteivät AKZ-järjestelmän käyttötavatkaan ole pysyneet täysin muutoksen mukana ja henkilöstön sisällä samoina, vaikka ohjeistoa olisikin päivitetty. Tästä hyvänä esimerkkinä on tällä hetkellä toteutettava automaatiouudistus, joka on tuonut myös uusia merkintätapoja järjestelmään. Tärkeänä asiana järjestelmälle on aina ollut ja tulee olemaan sen käyttäjien lähdekriittisyys. Järjestelmä on ihmisen kehittämä ja ylläpitämä, näin ollen sen oikeellisuutta on hyvä kyseenalaistaa ja tarkastaa tarpeen vaatiessa. Lähdekriittisellä toiminnalla järjestelmän mahdollisia virheitä ja käytöstä aiheutuvia ongelmia pystytään havaitsemaan ja korjaamaan.

Tapauskohtaiselle tarkastelulle on tarvetta useissakin tapauksissa ja vanhan laitoksen järjestelmän korjaaminen täydelliseksi on todennäköisesti kannattamatonta, sillä tunnusten muuttaminen vaatisi todella suuren työn tietokantojen ja ohjeiston päivitykseen, lisäksi työntekijät joutuisivat opettelemaan uudelleen jo tuntemiaan tunnuksia. Kuitenkin redundanssinumeroinnin muutoksissa saatu numeron vaihdoksen hyöty olisi todennäköisesti opettelun ja muutoksen vaivaa suurempi ja täten muutokset redundanssinumerointiin kannattavia. Yleisesti kuitenkin AKZ-järjestelmän toimivuus kyselyssä koettiin hyväksi, joten vähintään nykyisen käytettävyystason ylläpitäminen mahdollistaa laitteiden ja järjestelmien käytettävyyden jatkossakin.

Järjestelmän parissa työskentelevien koulutuksella on mahdollista parantaa heidän ammattitaitoaan ja helpottaa Loviisan voimalaitoksen AKZ-järjestelmän käyttöä. Ilman asianmukaista käyttäjien koulutuksen ylläpitoa on mahdollista aiheuttaa ongelmia AKZ-järjestelmän käyttöön ja pitkällä aikavälillä jopa käytettävyyteen, mikäli nimeäjän tietämys järjestelmästä ja sen ominaisuuksista ei ole riittävän suuri. Tiedon puute tai tiedon hankala saatavuus voi pahimmallaan johtaa käyttöpaikkojen virheelliseen nimeämiseen ja tunnistamisesta voi tulla erittäin haastavaa etenkin laitoksen järjestelmiä vähemmän tunteville. On tärkeää tiedostaa, että AKZ-järjestelmään on hankalaa tehdä muutoksia jälkeenpäin, joten muutostöiden ja uusien järjestelmien ohjeiston mukainen nimeäminen on erittäin tärkeää.

5.1.1

Automaatiojärjestelmien osalta haasteita AKZ-järjestelmässä on etenkin redundanssinumeroinnissa.

Nykyisen järjestelmän ollessa taipumaton kertomaan redundanssi sekä prosessin että automaation näkökulmasta on selkeyden vuoksi järkevintä käyttää redundanssinumeroina kanavien numerointia aina sen ollessa mahdollista. Näin onkin toimittu ja vaikka esimerkiksi 4-kanavaisen laitossuojausautomaation komponenttien redundanssinumeroita 3 ja 4 ei tavata prosessissa, on Loviisan voimalaitoksen automaatiota tuntevan käyttäjän helppo yhdistää numero 3 ensimmäiseen redundanssiin ja numero 4 toiseen redundanssiin. Automaation osalta nimeäminen ei kuitenkaan ole aivan yksinkertaista monikanavaisen ja välillä redundantittoman automaation ollessa tekemisissä niin ikään redundanttisen ja redundantittoman prosessin kanssa. Tarvittaessa automaation AKZ- järjestelmän nimeämisohjeita voisi parantaa ja käyttäjien tietoisuutta AKZ-järjestelmän toimintatavoista ja mahdollisista poikkeuksista automaatiojärjestelmissä lisätä käytön sujuvoittamiseksi.

Nykyistä vanhankin automaation AKZ-järjestelmää voisi uudistaa Loviisan voimalaitoksen yleisten käytäntöjen mukaisiksi. Tällaisena uudistuksena olisi esimerkiksi kuvassa 5.1 esitetty muutos kaapeloinnin nykyiseen nimeämismalliin. Muutokset on esitetty kuvassa punaisella. Käytäntöä voisi käyttää laitoksen vanhan automaation laitteisiin, joiden nimeäminen ei muutu automaatiouudistuksen seurauksena ja komponenttien tunnuksessa ei ole ollut aikaisemmin laitostunnusta lainkaan. Näin ollen vanhojenkin komponenttien nimeämistapa olisi yhtenäinen AKZ-tunnuksen alkuosan osalta muiden laitoksen käyttöpaikkojen nimeämisohjeiden kanssa. Yhtenäisillä käytännöillä on tunnuksen lukeminen helpompaa eikä käyttäjän tarvitse muistaa poikkeustapauksia ulkoa. Ensimmäisen numeron ilmaiseminen vain yhdellä numerolla mahdollistaa sekaantumisen laitostunnuksen ja redundanssitunnuksen välillä.

Kuva 5.1: Kehitysehdotus automaation kaapeloinnin nimeämiseen

Lisäksi parhaaseen lopputulokseen päästäisiin välttämällä virheellistä redundanssinumerointia.

Hyvänä esimerkkinä virheellisestä numeroinnista on numeron 0 käyttäminen redundanttisessa järjestelmässä, jolloin numeron 0 voisi korvata kyseisen kanavan numerolla. Vastaavasti järjestelmän ollessa redundantiton käytettäisiin numeroa 0. Ongelmia on myös numeron 0 käytössä yksikanavaisessa automaatiossa, koska tällöin numeron 0 automaatiokomponentteja voi olla osana redundanttista prosessia. Tällaisissa tapauksissa käyttäjälle voi syntyä mielikuva, että käyttöpaikka on myös osa redundantitonta prosessia, vaikka näin ei olisi. Vastaavasti jos kyseisissä tilanteissa käytettäisiin prosessin redundanssinumeroon pohjautuvaa numerointia olisi näiden komponenttien mieltäminen laitos- tai reaktorisuojausautomaation osiksi mahdollista. Tällaisissa tilanteissa tulisi miettiä saavutetaanko kanavanumeroinnilla paras lopputulos vai ei. On kuitenkin ilmeistä ettei kanavaa ja prosessiredundanssia voida käyttää sekaisin järjestelmässä, koska tällöin logiikan ymmärtäminen olisi erittäin haasteellista. Järjestelmän nimeäminen tulisikin toteuttaa kaikkialla samalla logiikalla.

Numeroinnin muokkaamisen kannattavuutta tulisi tarkastella tapauskohtaisesti: yksittäisten laitteiden muutokset eivät välttämättä ole aina kannattavia verratessa hyötyjä ja haittoja. Voimassa olevaa ohjeistoa ja automaatiojärjestelmien redundanssinumeroinnin numeroita 1-4 ja 0 olisi kuitenkin suotavaa käyttää uusien laitteiden nimeämisessä oikein.

Asioiden sisältäessä positiivisia ja negatiivisa seikkoja olisi pohdittava tarkkaan numeroinnin tärkeyden merkitystä ja keinoja, joilla luodaan käyttäjäystävällisin vaihtoehto. Tämänhetkisen nimeämismallin ja ohjeiston mukaisesti ei kyetä kertomaan kanavatunnusta ja prosessiredundanssia AKZ-tunnuksella samanaikaisesti kaikissa tapauksissa, joten kompromissi joudutaan tekemään näiden välillä. Lopputuloksen kannalta olisi kuitenkin selkein, että jompikumpi tapa on valittu, eikä mahdollisuutta valita näiden välillä jätetä nimeäjälle. Mikäli laitoksen tunnuksissa ilmenisi kumpaakin tapaa, olisi käyttäjille erittäin haastavaa tunnistaa, mitä informaatiota on tarjolla.

Vastaavasti toimintamallin ollessa aina sama, vaikkei kaikkea informaatiota kykenisi sisällyttämään AKZ-tunnukseen, olisi osaavan käyttäjän kuitenkin helppo selvittää tarvitsemansa tieto jotakin toista lähdettä käyttäen. Kuten aikaisemminkin tutkimuksessa on tullut ilmi, ei pelkän AKZ-tunnuksen perusteella ole tarpeeksi luotettavaa päätellä esim. tietoa onko laite redundanttinen vai ei.

Yhden numeron lisäyksellä olisi mahdollisuus sisällyttää informaatio sekä kanavatunnuksesta että redundanssista. Muunnettaessa automaation AKZ-tunnukset kertomaan sekä redundanssin että kanavan, hyötyinä olisivat kasvava informaation saatavuus ja helpompi laitteen käyttöpaikan sijainnin tunnistaminen prosessissa. Haittapuolena olisi voimalaitoksen automaatiojärjestelmien redundanssi- ja kanavatunnusten täydellinen uudelleen nimeäminen ja ohjeistus. Tällä hetkellä haitat ja vaiva ovat todennäköisesti hyötyjä suurempia, mutta mikäli kyseessä olisi uusi laitos ja järjestelmien nimeämistä ei oltaisi vielä tehty, olisi erittäin järkevää sisällyttää käyttöpaikkatunnukseen redundanssi- ja kanavanumero esimerkiksi kuvan 5.2 mukaisesti.

Muutoksena automaation nimeämismalleihin tulisi ainoastaan yhden numeron lisääminen redundanssinumeron jälkeen. Uusi tunnus olisi helppo erottaa normaalista prosessi- tai sähköjärjestelmän AKZ-tunnuksista ja käyttäjä tunnistaisi jo tunnuksen perusteella käyttöpaikan automaatioksi.

Kuva 5.2: Automaatio AKZ-järjestelmän vanha ja mahdollinen uusi nimeämismalli

Automaatiouudistus aiheuttaa suuria muutoksia parhaillaan Loviisan voimalaitoksen automaatiojärjestelmiin. Uusien automaatiolaitteiden tuomat haasteet AKZ-järjestelmässä eivät ole vielä kaikki tiedossa. Nimeämisessä käytetyn ohjeiston noudattaminen on tässäkin tapauksessa erityisen tärkeää. Uusi ohjeisto on vanhaan tapaan säilyttämässä automaatiokomponenttien nimeämisen edelleen automaation näkökulmasta, mikä ei poista vanhoja haasteita redundanssinumeroinnista, mutta uusia yllätyksiäkään ei pitäisi olla edessä. Tärkeää onkin uuden järjestelmän osalta tarkastella mahdollisia virheitä ja korjata ne heti ilmetessä. Mahdolliset uudet linjaukset ja toimintamallit olisi myös erittäin suotavaa tuoda ja arkistoida asianmukaisesti taaten tiedon säilymisen.

5.1.2

Prosessijärjestelmien osalta nykyisten AKZ-järjestelmänumerointien korjaukset etenkin redundanssinumerointien osalta olisi virheellisissä tapauksissa suhteellisen helppo toteuttaa. AKZ- järjestelmän prosessilähtöistä nimeämistapaa on helpoin soveltaa prosessiteknisiin laitteisiin ja prosessikomponenttien tiedot kyetään kertomaan selkeästi ja monipuolisesti nimeämisjärjestelmän avulla. Virheiden korjaamisella mahdollistettaisiin AKZ-järjestelmän kehittyminen oikeaan suuntaan vanhassakin laitoksessa. Myöskään muiden käyttöpaikkojen tunnukset eivät redundanssinumeroita korjatessa muutu, joten toimenpide on melko yksinkertainen ja ylläpitää järjestelmän toimivuutta.

Informaatiota virheellisistä kohdilta voisi kerätä palautteen muodossa käyttäjiltä ja nykyistä raportointikynnystä muutostarpeille pitäisi madaltaa. Asiakirjoja päivitettäessä olisi hyvä korjata vanhanmalliset AKZ-tunnukset nykyisen ohjeiston mukaisiksi, kuitenkin kiinnittäen erityistä

huomiota vanhasta tunnuksesta puuttuviin numeroihin ja niiden oikein merkintään, eikä vain korvaten kyseisiä puuttuvia numeroita numerolla 0, jolloin informaation taso uuden tunnuksen myötä laskisi verrattuna vanhaan tavoitteen ollessa päinvastainen. Lisäksi käyttöpaikkanumerointia tulisi muuttaa ohjeiston mukaiseksi muutostöiden yhteydessä, mikäli järjestelmässä havaitaan tunnuksessa puutteita.

5.1.3

Koska sähköjärjestelmä on toteutettu prosessilähtöisesti, sillä on prosessijärjestelmän kanssa samankaltaisia haasteita. Poikkeuksena ovat kuitenkin sähköjärjestelmässä olevat ristiinsyöttötoiminnot ja paikoin redundantittomat järjestelmänosat, joihin yksiselitteisen logiikan muodostaminen on haastavaa ja käsitteleminen tapauskohtaisesti välttämätöntä. Erityisesti huomiota tulisi sähköjärjestelmissäkin kiinnittää nimeämistapojen yhtenäisyyteen. Tarkasteluun olisi niinikään hyvä ottaa kysymys, onko sähköjärjestelmien redundanssinumerointien käyttötapa sähköjärjestelmien näkökulmasta riittävä ja onko informaatio prosessiredundanssista tarpeellinen.

Tärkeimpänä asiana on kuitenkin ylläpitää redundanssinumeroinnin informatiivisuutta ja pitää toiminnan nimeämisen säännöt kaikille selkeinä, sekä noudattaa automaatiokomponenttien tavoin vain yhtä toimintatapaa.

Tyytyväisyyden sähköjärjestelmien AKZ-järjestelmään ollessa melko korkeana ei suurille muutoksille järjestelmään ole tarvetta ja muutoksien haitat voivat helposti kasvaa hyötyjä suuremmiksi. Näin ollen prosessijärjestelmien tapaan pelkällä virheiden korjaamisella päästäisiin mahdollisesti jo hyviin tuloksiin. Hankalampia tapauksia ilmetessä tulisi tarkastella mahdollisia muutoksia tapauskohtaisesti ja harkita logiikkaan yksinkertaisia muutoksia, jos niille on tarvetta.

Kyselyn perusteella tällaista tarvetta ei kuitenkaan pitäisi ilmetä.

5.1.4

Laitoksella olisi pyrittävä lähtökohtaisesti siihen, että AKZ-järjestelmän käyttäjillä on mahdollisimman laaja tuntemus järjestelmästä. Hyvällä osaamisella kyetään paikkaamaan erinomaisesti järjestelmän ajoittaisia logiikkaongelmia. Näin ollen poikkeukset tunnistetaan eikä niistä koidu haittaa käyttäjälle eikä laitokselle. Kokemuksen myötä laitteiston tuntemus karttuu, mutta hyvällä koulutuksella ja tiedon saatavuudella on mahdollista korvata huomattava määrä kokemusta ja opastaa oikeisiin toimintatapoihin.

Laitoksella tulisi kartoittaa henkilöstön osaamista AKZ-järjestelmästä ja pitää koulutusta sitä tarvitseville. Lisäksi tulisi nostaa käyttäjien tietoon järjestelmän haasteita sekä kertoa kuinka niiden kanssa toimitaan. Inhimillisten tekijöiden ja tulkintaerojen minimoiminen selkeiden koulutusten ja ohjeiston avulla olisi eräs helpoimmista tavoista puuttua järjestelmän toimimattomuuteen ja taata järjestelmän toimivuus tulevaisuudessakin. Lisäksi lähdekriittistä asioiden tarkastelutapaa noudattaen voi itse havaita virheitä ja täten vaikuttaa niistä aiheutuviin haittoihin.

6 YHTEENVETO

Tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa AKZ-järjestelmän toimivuutta nykyisellään Loviisan voimalaitoksella ja pohtia, kuinka järjestelmää kyettäisiin kehittämään käyttäjäystävällisempään suuntaan, jotta YVL-ohjeen vaatimus käyttöpaikkojen tunnistamisesta toteutuisi myös jatkossa.

Laitoksen pitkän käyttöhistorian tiedettiin vaikuttaneen järjestelmään vuosien varrella. Työssä pääpaino pidettiin redundanssinumeroinnin oikeellisuudessa, toimivuudessa ja kehityksessä.

Tutkimuksessa käytettiin hyväksi Loviisan voimalaitoksen asiakirjoja. Tämän lisäksi kerättiin tietoa AKZ-järjestelmästä tekemällä kyselytutkimus voimalaitoksen parissa työskenteleville henkilöille.

Kyselyn otanta pyrittiin valikoimaan niin, että siihen vastaisivat järjestelmän kanssa paljon tekemisissä olevia henkilöitä mm. suunnittelu- ja käyttöorganisaatiosta. Tarkoitus oli saada laajalla otannalla käsitys nykyisen henkilöstön tyytyväisyydestä järjestelmää kohtaan ja nostaa esille käytettävyyttä haittaavia seikkoja.

Tarkastelemalla voimalaitoksen voimassaolevia ja vanhoja ohjeita havaittiin, että toimintamallit ovat vuosien aikana muuttuneet hieman. Nykyinen käytössä oleva virallinen AKZ-tunnus on pidempi kuin alkuperäinen 1970-luvulla kehitetty tunnus. Havaintoja vanhojen tunnusten käytöstä edelleen laitoksen asiakirjoissa ja käyttöpaikoilla ilmeni myös käyttäjille tehdyssä kyselyssä. AKZ- järjestelmän ollessa käytössä prosessi-, sähkö- ja automaatioteknisissä komponenteissa, on järjestelmän sovittaminen laitosympäristöön ilman kompromisseja vaikeaa. Myös Loviisan voimalaitoksen tekniset ratkaisut luovat haastavan ympäristön komponenttien nimeämisen kannalta.

Etenkin automaation nimeäminen on haastavaa ja redundanssinumerointi automaatio- ja sähköjärjestelmissä joudutaan nimeämään järjestelmälähtöisesti eikä noudattaen voimalaitosprosessia.

Yksinkertaiset virheet kuten virheelliset redundanssinumerot tai numeroiden puuttuminen on järjestelmästä korjattavissa helposti, mikäli virheen havaitsijan on mahdollista raportoida siitä eteenpäin taholle, joka korjaa mahdolliset virheet. Myös ohjeiston mukaisia merkintätapoja olisi noudatettava, mikä helpottaisi laitteiden tunnistusta ja tiedonhakua mm. laitostietojärjestelmästä.

Ongelmallisimmat kohdat syntyvät, kun redundanssinumero ei ole yksiselitteinen. Tällaisia tilanteita esiintyy mm. automaation kanssa, kun on epäselvää, onko laiteen redundanssinumero nimettävä kanavanumeron vai prosessiredundanssin mukaan. Näihin tilanteisiin ohjeistoa tulisi päivittää siten,

että painotettaisiin toimimista kaikissa tilanteissa samalla tavalla ja erikoisosaamisalueen ulkopuolisenkin henkilön olisi suotava osata katsoa pelisäännöt ohjeistosta tarpeen vaatiessa.

Aukotonta nykyisen muotoisella AKZ-tunnuksella järjestelmästä ei saa, vaan se vaatisi mm.

automaation tunnukseen vähintään yhden uuden numeron lisäystä. Tällaisia suurehkoja muutoksia ei nykyisellä käyttöiällä ole kuitenkaan järkevä toteuttaa, koska muutoksen aiheuttama vaiva olisi suurempi kuin saavutettu hyöty.

Suuria muutoksia AKZ-järjestelmään ei pitkän käyttöhistorian omaavalle voimalaitokselle välttämättä kannata toteuttaa, mutta pienillä ohjeistomuutoksilla voi olla suurikin merkitys AKZ- järjestelmän tulevaisuuden käytettävyyteen Loviisan voimalaitoksella. Näissä tulisi painottaa yhtenäisiä toimintatapoja ohjeiston mukaisesti ja määrittää selkeästi redundanttisuus kullakin osa- alueella. Yhtenäisillä toimintatavoilla olisi puutteet helpompi tunnistaa ja tarvittaessa tarkistaa kaivattu informaatio paremmista lähteistä. Lisäksi järjestelmästä voisi järjestää henkilöstölle koulutusta, joka lisäisi järjestelmän ja sen toimintatapojen osaamista. Jokaista muutosta ennen olisi kuitenkin tarkasteltava millaisia etuja ja haittoja muutoksella saavutetaan.

LÄHDELUETTELO

Chanteux P. 2017. Naming rules, version 4.0. Sisäinen ohje, Rolls-Royce. Arkistotunnus:

LO1-KL6130-00057.

Fortum Oyj, 2017. Loviisan voimalaitos. [www-lähde] Viitattu 21.2.2017. Saatavissa:

http://www.fortum.com/fi/energiantuotanto/ydinvoima/Loviisan_voimalaitos/vl- toiminta/Sivut/default.aspx.

Fortum Power and Heat Oy, 2016. Syöttövesijärjestelmä RL. PI-kaavio. Arkistotunnus A_LO1-373-00002.

Heikkilä Tarja, 2014. Kvantitatiivinen tutkimus. Saatavissa:

http://www.tilastollinentutkimus.fi/1.TUTKIMUSTUKI/KvantitatiivinenTutkimus.pdf.

Imatran Voima Oy, 2002. Yleiskuvaus, Osa 6, Sähköjärjestelmät. Sisäinen asiakirja.

Imatran Voima Oy, 1998. Yleiskuvaus, Osa 7, Automaatiojärjestelmät. Sisäinen asiakirja.

International Nuclear Safety Advisory Group, 1999. Basic safety principles for nuclear power plants. Internationl Atomic Energy Agency. ISBN 92–0–102699–4. Saatavissa:

http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/P082_scr.pdf.

Kelavirta T. 2017. KZ-Merkintäjärjestelmä Loviisan voimalaitoksella. Sisäinen ohje, Fortum Power and Heat Oy. Arkistotunnus: T-01-00015.

Lehtinen R. 2006. Automaatio- ja sähkölaitteiden tunnusjärjestelmä, soveltamisohje.

Sisäinen ohje, Fortum Power and Heat Oy. Arkistotunnus: LO1-K600-600-76.

Lehtinen R. 1989. Automaatiolaitteiden tunnusjärjestelmän soveltaminen. Sisäinen ohje, Imatran Voima Oy. Arkistotunnus: LO1-K600-0045.

Linnamaa L. 2010. FSAR Sähköjärjestelmät, turvallisuusseloste. Sisäinen asiakirja, Fortum Power and Heat Oy. Arkistotunnus: LO1-K852-00775.

Michelsen Karl-Erik, Särmäkoski Tuomo, 2005. Suomalainen ydinvoimala. Edita Publishing Oy. 282s. ISBN 95137-4530-9.

YVL 2.0. 2002. Ydinvoimalaitoksen järjestelmien suunnittelu. Säteilyturvakeskus. ISBN 951-712-587-9. Saatavissa: http://www.finlex.fi/data/normit/11190/YVL2-0.pdf.

YVL B.1. 2013. Ydinvoimalaitoksen turvallisuussuunnittelu. Säteilyturvakeskus. ISBN 978-952-478-854-0. Saatavissa: http://www.finlex.fi/data/normit/41400-YVL_B.1.pdf.

Saanakorpi J. 1988. AKZ-merkintäjärjestelmänkäyttö Loviisan laitoksilla. Sisäinen ohje, Imatran Voima Oy. Arkistotunnus: LO1-A8-0130.

Sandberg Jorma, 2004. Ydinturvallisuus. Hämeenlinna: Säteilyturvakeskus. 418 s. ISBN 951-712-500-3.

LIITE 1. LOVIISAN VOIMALAITOKSEN

SUUNNITTELUORGANISAATIOLLE LÄHETETTY KYSELY

LIITE 2. LOVIISAN VOIMALAITOKSEN

KÄYTTÖORGANISAATIOLLE LÄHETETTY KYSELY